ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 138
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
1.2. Основные понятия системного анализа
Системный подход представляет собой совокупность методов и
средств, позволяющих исследовать свойства, структуру и функции объектов и
процессов в целом, представив их в качестве систем со сложными взаимосвя-
зями, взаимовлиянием самой системы на ее структурные элементы.
Системный подход предполагает общенаучный междисциплинарный ха- рактер и представляет процесс исследований от целого к составным частям, от системы к элементам, от сложного к простому явлению, и целое определяет ха- рактер и специфику элементов и частей, входящих в состав данного целого.
Системные исследования представляют собой совокупность научных теорий, концепций и методов, в которых объект исследования рассматривается как система.
Методология системного анализа опирается на доминирующую роль целого по отношению к составным частям элементов.
Си ст емность окр ужаю щ
ей че л
о ве ка сре д
ы
Системность природы
Системность человеческого общества
Системность взаимодействия человека со средой
12 Основы теории систем и системного анализа
Объектом системных исследований являются системы, представляю- щие множество взаимосвязанных элементов, выступающих как единое целое со всеми присущими ему внутренними и внешними связями и свойствами.
Материалы и методы системного анализа. В системном анализе ис- пользуются математический аппарат общей теории систем, качественные и ко- личественные методы математической логики, теории принятия решений, тео- рии информации, структурной лингвистики, теории нечетких множеств, мето- дов искусственного интеллекта, методов моделирования.
В системных исследования выделяют три аспекта:
разработка теоретических основ системного подхода;
построение адекватного системному подходу исследовательского ап- парата (формальная сфера);
приложение системных идей и методов (прикладная сфера).
Специфика системного исследования определяется выдвижением новых принципов к объекту изучения. В настоящее время системный анализ является наиболее конструктивным из направлений системных исследований.
Системный анализ представляет синтез методологии общей теории
систем, системного подхода и системных методов обоснования и приня-
тия решений в условиях анализа большого количества информации различ-
ной природы.
Системный анализ позволяет разделить сложную задачу на совокупность простых задач, расчленить сложную систему на элементы с учетом их взаимо- связи.
Таким образом, системный анализ выступает как процесс последователь- ной декомпозиции решаемой сложной проблемы на взаимосвязанные частные проблемы.
Суть системного анализа заключается в следующем:
системный анализ связан с принятием оптимального решения из мно- гих возможных альтернатив;
каждая альтернатива оценивается с позиции длительной перспективы;
системный анализ рассматривается как методология углубленного уяс- нения (понимания) и упорядочения (структуризации) проблемы;
применяется в первую очередь для решения стратегических проблем.
Основы теории систем и системного анализа 13
1.3. Задачи системного анализа
В состав задач системного анализа входят задачи декомпозиции, анализа
и синтеза, которые представлены на рисунке 1.5.
Рисунок 1.5 - Основные задачи системного анализа
Декомпозиция
Определение цели и ее декомпозиция
Выделение систе- мы из среды
Описание воздей- ствующих факторов
Описание неопре- деленностей
Описание системы как черного ящика
Структурная де- композиция
Анализ
Задачи системного ана- лиза
Разработка модели сис- темы
Структурный анализ
Параметриче- ский анализ
Оценивание системы
Функционально- структурный ана- лиз
Морфологический анализ
Генетический анализ
Анализ аналогов
Анализ эффек- тивности
Формирование требований
Синтез
14 Основы теории систем и системного анализа
1.4. Принципы системного анализа
Принципы системного анализа представляют некоторые положения об- щего характера, которые являются обобщением опыта работы человека со сложными системами.
Наиболее часто используют следующие принципы системного анализа, представленные на рисунке 1.6.
Рисунок 1.6- Основные принципы системного анализа
9.
Неопределенности
10. С
истемности
5. С
вязанности
6. И
ерархии
7.
Функциональности
8. Р
азвития
Принципы системного анализа
1.
Конечной цели
2.
Измерения
3.
Эквифинальности
4. Е
динства
Основы теории систем и системного анализа 15
Принцип конечной цели. Устанавливает абсолютный приоритет конеч- ной (глобальной) цели. Принцип имеет несколько правил:
для проведения системного анализа необходимо в первую очередь сформулировать цель исследования;
анализ следует вести с учетом глобальной основной цели (функции, основного назначения) исследуемой системы. Этот принцип дает основания для установления основных существенных свойства системы, выявления показате- лей качества и формирования критериев достижения цели;
при синтезе систем любая попытка изменения должна оцениваться от- носительно того, помогает или мешает она достижению конечной цели;
цель функционирования искусственной системы задается, как правило, системой, в которой исследуемая система является составной частью.
Принцип измерения. Для определения эффективности функционирова- ния системы необходимо представить ее как часть более общей и проводить оценку внешних свойств исследуемой системы относительно целей и задач су- персистемы.
Принцип эквифинальности. Свидетельствует о том, что система может достигнуть требуемого конечного состояния, не зависящего от времени и опре- деляемого исключительно собственными характеристиками системы при раз- личных начальных условиях и различными путями. Это форма устойчивости
по отношению к начальным и граничным условиям.
Принцип единства. В основе исследований предполагается рассмотре- ние системы как целого и как совокупности частей (элементов). Принцип ори- ентирован на «взгляд изнутри» системы, на разделение ее с сохранением цело- стных представлений о системе.
Принцип связанности. Рассмотрение любой части совместно с ее окру- жением подразумевает проведение процедуры выявления связей между элемен- тами системы и выявление связей с внешней средой (учет внешней среды).
Принцип иерархии. Целесообразно введение иерархии частей системы, а затем их ранжирование. Этот принцип позволяет упростить разработку систе- мы и устанавливает порядок рассмотрения частей.
Принцип функциональности. Предполагает совместное рассмотрение структуры и функции системы, с приоритетом функции над структурой.
Принцип развития (изменения). Устанавливает учет изменяемости сис- темы, ее способности к развитию, адаптации, расширению, замене частей, на- капливанию информации.
Принцип неопределенности. Согласно этого принципа могут рассмат- риваться системы, в которых структура, функционирование или внешние воз- действия не полностью определены. Этот принцип учета неопределенностей и случайностей в системе.
Принцип системности. Предполагает исследование объекта, с одной стороны, как единого целого, а с другой стороны, как части более крупной сис- темы, в которой анализируемый объект находится с остальными системами в определенных отношениях.
16 Основы теории систем и системного анализа
Потребность в системном анализе возникает, например, в следующих си- туациях:
1. При решении новых проблем, когда с помощью системного анализа формулируется проблема, определяется, что и о чем нужно знать, кто должен знать и понимать.
2. Если решение проблемы предусматривает увязку целей со множеством средств их достижения.
3. Если проблема имеет разветвленные связи, вызывающие отдаленные последствия в разных отраслях народного хозяйства, и принятие решения по ним требует учета полной эффективности и полных затрат.
4. Во всех случаях, когда в народном хозяйстве создаются совершенно новые уникальные системы, совершенствуется производство или методы и формы экономического управления.
5. Во всех проблемах, связанных с автоматизацией производства, а осо- бенно управления, в процессе создания автоматизированных систем управле- ния.
6. Если принимаемые на будущее решения должны учитывать факторы неопределенности и риска.
7. Во всех случаях, когда планирование или выработка ответственных решений о направлениях развития принимается на достаточно отдаленную пер- спективу.
8. Везде, где требуется выработка критериев оптимальности с учетом це- лей развития и функционирования системы и т. п.
Основы теории систем и системного анализа 17
2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ СИСТЕМИ СИСТЕМНОГО
АНАЛИЗА
Понятие "система" (как нечто целое, составленное из частей, представ- ляющее союз) возникло в Древней Греции около 2000 лет назад. Древнегрече- ские ученые (Аристотель, Демокрит, Платон и др.) рассматривали сложные те- ла и процессы как составленные из различных систем (например, атомов, мета- фор). Однако Аристотель утверждал, что целое (т.е. система) несводимо к
сумме частей, его образующих
.
Дальнейшее развитие астрономии (Коперник, Галилей, Ньютон и другие) позволило перейти к рассмотрению гелиоцентрической системы мира. Были введены "вещь и свойства", "целое и часть", "субстанция и атрибуты", "сходст- во и различие" и др. Далее развитие системного анализа происходит под влия- нием различных философских воззрений, теорий о структуре познания и воз- можности предсказания (Бэкон, Гегель, Ламберт, Кант, Фихте и др.).
Впервые понятие "теория систем" было введено Людвигом фон Берат- ланфи (биолог-теоретик и философ) в конце 40-х гг. ХХ века. Он является ос- новоположником области знаний "общая теория систем".
Термин "системный анализ" впервые появился в 1948 году, в работах корпорации RAND. В дальнейшем системный анализ как направление киберне- тики применяется при исследовании сложных систем в биологии, макроэконо- мике и автоматизированных систем управления.
В результате такого развития системный анализ выходит на позиции ме- тодологической науки. Современное развитие теории систем, системный ана-
лиз происходили под влиянием достижений как классических областей науки
(математика, физика, химия, биология, история и др.), так и неклассических об- ластей (синергетика, информатика, когнитология, теории нелинейной динами- ки и динамического хаоса, катастроф, нейроматематика, и др.).
Необходимо особо подчеркнуть влияние техники (с древнейших времен) и технологии (современности) на развитие системного анализа, в частности, на ее прикладную ветвь - системотехнику, на методологию проектирования слож- ных технических систем. Это влияние взаимное: развитие техники и техноло- гии обогащает системный анализ новыми методами, моделями, средами.
Общая теория систем (ОТС) представляет собой научную дисциплину, которая изучает фундаментальные понятия, аспекты систем и различные явле- ния, отвлекаясь от их конкретной природы и основываясь лишь на формальных взаимосвязях между различными составляющими их факторами и на характере их изменения под влиянием внешних условий. При этом результаты всех на- блюдений объясняются лишь взаимодействием их компонентов, например, ха- рактером их организации и функционирования, а не с помощью непосредст- венного обращения к природе вовлечённых в явления механизмов (будь они физическими, биологическими, экологическими, социологическими, или кон- цептуальными).
18 Основы теории систем и системного анализа
Для ОТС объектом исследования является «система», т.е. абстрактная формальная взаимосвязь между основными признаками и свойствами.
При системном подходе объект исследования представляется как систе- ма. Само понятие система может быть относимо к одному из методологических понятий, поскольку рассмотрение объекта исследуется как система или отказ от такого рассмотрения зависит от задачи исследования и самого исследователя.
Существует достаточно много определений системы, некоторые из них представлены на рисунке 2.1.
Система есть комплекс элементов, находящийся во взаимодействии
(Людвиг фон Берталанфи)
.
Система — это множество объектов вместе с отношениями этих объ-
ектов
(А. Холл)
.
Система — множество элементов, находящихся в отношениях или свя-
зях друг с другом, образующая целостность или органическое единство (тол-
ковый словарь).
Рисунок 2.1- Различные определения системы
Термины «отношение» и «взаимодействие» используются в широком смысле, включая весь набор родственных понятий, таких как: ограничение, структура, организационная связь, соединение, зависимость и т.д.
Таким образом, система S представляет собой упорядоченную пару S=(X,
R), где
}
,...
,
{
2 1
n
x
x
x
X
— множество объектов; R — множество отношений между
n
i
x
i
,
1
,
Система — это полный, целостный набор элементов (компонентов),
взаимосвязанных и взаимодействующих между собой так, чтобы могла
реализоваться функция системы.
Основы теории систем и системного анализа 19
Чаще всего систему представляют в виде модели «черного ящика», пока- занного на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2- Модель системы в виде «черного ящика»
Исследование объекта как системы предполагает использование ряда сис- тем представлений (категорий) среди которых основными являются:
Структурное представление связано с выделением элементов системы и связей между ними.
Функциональные представление систем — выделение совокупности функций (целенаправленных действий) системы и её компонентов направлен- ное на достижение определённой цели.
Макроскопическое представление системы дает основание рассматривать систему как неразделимое целое, взаимодействующее с внешней средой.
Микроскопическое представление основано на рассмотрении системы как совокупности взаимосвязанных элементов. Оно предполагает раскрытие струк- туры системы.
Иерархическое представление основано на понятии подсистемы, полу- чаемом при декомпозиции системы, обладающей системными свойствами, ко- торые следует отличать от её элемента — неделимого на более мелкие части (с точки зрения решаемой задачи). При этом система может быть представлена в виду совокупностей подсистем различных уровней, составляющую иерархию, которая замыкается снизу только элементами.
Процесс представления предполагает понимание системного объекта как динамического объекта, характеризующегося последовательностью его состоя- ний во времени.
Рассмотрим определения других понятий, тесно связанных с системой и ее характеристиками.
Объект.
Объектом познания является часть реального мира, которая выделяется и воспринимается как единое целое в течение длительного времени. Объект мо-
жет быть материальным и абстрактным, естественным и искусственным.
Реально объект обладает бесконечным набором свойств различной природы.
Практически в процессе исследований взаимодействие осуществляется с огра- ниченным множеством свойств, лежащих в пределах возможности для цели по-
20 Основы теории систем и системного анализа знания. Поэтому система как образ объекта задаётся на конечном множестве
отобранных для наблюдения свойств.
Внешняя среда.
Будем назвать те элементы, которые остались за пределами границы, об- разуют множество, называемое в теории систем «системным окружением» или просто «окружением», или «внешней средой» системы (рис.2.3).
Рисунок 2.3-Схемотичное представления внешней среды системы
В зависимости от воздействия на окружение и характер взаимодействия с другими системами функционирование систем можно расположить по возрас- тающему рангу (рис.2.4).
Из этих рассуждений вытекает, что немыслимо рассматривать систему без ее внешней среды. Система формирует и проявляет свои свойства в процес- се взаимодействия с окружением, являясь при этом ведущим компонентом это- го воздействия.
Всякая система может рассматриваться, с одной стороны, как подсистема более высокого порядка (надсистемы), а с другой, как надсистема системы бо- лее низкого порядка (подсистема). Например, система «производственный цех» входит как подсистема в систему более высокого ранга — «фирма». В свою очередь, надсистема «фирма» может являться подсистемой «корпорации».
Обычно в качестве подсистем фигурирует части систем, выделяемые по определённым признакам, обладающие относительной самостоятельностью с определённой степенью свободы.
Компонент — любая часть системы, вступающая в определённые отно- шения с другими частями (подсистемами, элементами).
Элементом системы является часть системы с однозначно определённы- ми свойствами, выполняющие определённые функции и не подлежащие даль- нейшему разбиению в рамках решаемой задачи (с точки зрения исследователя).
Понятие элемент, подсистема, система взаимно преобразуемы, система может рассматриваться как элемент системы более высокого порядка (метаси- стема), а элемент при углубленном анализе, как система. То обстоятельство, что любая подсистема является одновременно и относительно самостоятельной
Системный подход представляет собой совокупность методов и
средств, позволяющих исследовать свойства, структуру и функции объектов и
процессов в целом, представив их в качестве систем со сложными взаимосвя-
зями, взаимовлиянием самой системы на ее структурные элементы.
Системный подход предполагает общенаучный междисциплинарный ха- рактер и представляет процесс исследований от целого к составным частям, от системы к элементам, от сложного к простому явлению, и целое определяет ха- рактер и специфику элементов и частей, входящих в состав данного целого.
Системные исследования представляют собой совокупность научных теорий, концепций и методов, в которых объект исследования рассматривается как система.
Методология системного анализа опирается на доминирующую роль целого по отношению к составным частям элементов.
Си ст емность окр ужаю щ
ей че л
о ве ка сре д
ы
Системность природы
Системность человеческого общества
Системность взаимодействия человека со средой
12 Основы теории систем и системного анализа
Объектом системных исследований являются системы, представляю- щие множество взаимосвязанных элементов, выступающих как единое целое со всеми присущими ему внутренними и внешними связями и свойствами.
Материалы и методы системного анализа. В системном анализе ис- пользуются математический аппарат общей теории систем, качественные и ко- личественные методы математической логики, теории принятия решений, тео- рии информации, структурной лингвистики, теории нечетких множеств, мето- дов искусственного интеллекта, методов моделирования.
В системных исследования выделяют три аспекта:
разработка теоретических основ системного подхода;
построение адекватного системному подходу исследовательского ап- парата (формальная сфера);
приложение системных идей и методов (прикладная сфера).
Специфика системного исследования определяется выдвижением новых принципов к объекту изучения. В настоящее время системный анализ является наиболее конструктивным из направлений системных исследований.
Системный анализ представляет синтез методологии общей теории
систем, системного подхода и системных методов обоснования и приня-
тия решений в условиях анализа большого количества информации различ-
ной природы.
Системный анализ позволяет разделить сложную задачу на совокупность простых задач, расчленить сложную систему на элементы с учетом их взаимо- связи.
Таким образом, системный анализ выступает как процесс последователь- ной декомпозиции решаемой сложной проблемы на взаимосвязанные частные проблемы.
Суть системного анализа заключается в следующем:
системный анализ связан с принятием оптимального решения из мно- гих возможных альтернатив;
каждая альтернатива оценивается с позиции длительной перспективы;
системный анализ рассматривается как методология углубленного уяс- нения (понимания) и упорядочения (структуризации) проблемы;
применяется в первую очередь для решения стратегических проблем.
Основы теории систем и системного анализа 13
1.3. Задачи системного анализа
В состав задач системного анализа входят задачи декомпозиции, анализа
и синтеза, которые представлены на рисунке 1.5.
Рисунок 1.5 - Основные задачи системного анализа
Декомпозиция
Определение цели и ее декомпозиция
Выделение систе- мы из среды
Описание воздей- ствующих факторов
Описание неопре- деленностей
Описание системы как черного ящика
Структурная де- композиция
Анализ
Задачи системного ана- лиза
Разработка модели сис- темы
Структурный анализ
Параметриче- ский анализ
Оценивание системы
Функционально- структурный ана- лиз
Морфологический анализ
Генетический анализ
Анализ аналогов
Анализ эффек- тивности
Формирование требований
Синтез
14 Основы теории систем и системного анализа
1.4. Принципы системного анализа
Принципы системного анализа представляют некоторые положения об- щего характера, которые являются обобщением опыта работы человека со сложными системами.
Наиболее часто используют следующие принципы системного анализа, представленные на рисунке 1.6.
Рисунок 1.6- Основные принципы системного анализа
9.
Неопределенности
10. С
истемности
5. С
вязанности
6. И
ерархии
7.
Функциональности
8. Р
азвития
Принципы системного анализа
1.
Конечной цели
2.
Измерения
3.
Эквифинальности
4. Е
динства
Основы теории систем и системного анализа 15
Принцип конечной цели. Устанавливает абсолютный приоритет конеч- ной (глобальной) цели. Принцип имеет несколько правил:
для проведения системного анализа необходимо в первую очередь сформулировать цель исследования;
анализ следует вести с учетом глобальной основной цели (функции, основного назначения) исследуемой системы. Этот принцип дает основания для установления основных существенных свойства системы, выявления показате- лей качества и формирования критериев достижения цели;
при синтезе систем любая попытка изменения должна оцениваться от- носительно того, помогает или мешает она достижению конечной цели;
цель функционирования искусственной системы задается, как правило, системой, в которой исследуемая система является составной частью.
Принцип измерения. Для определения эффективности функционирова- ния системы необходимо представить ее как часть более общей и проводить оценку внешних свойств исследуемой системы относительно целей и задач су- персистемы.
Принцип эквифинальности. Свидетельствует о том, что система может достигнуть требуемого конечного состояния, не зависящего от времени и опре- деляемого исключительно собственными характеристиками системы при раз- личных начальных условиях и различными путями. Это форма устойчивости
по отношению к начальным и граничным условиям.
Принцип единства. В основе исследований предполагается рассмотре- ние системы как целого и как совокупности частей (элементов). Принцип ори- ентирован на «взгляд изнутри» системы, на разделение ее с сохранением цело- стных представлений о системе.
Принцип связанности. Рассмотрение любой части совместно с ее окру- жением подразумевает проведение процедуры выявления связей между элемен- тами системы и выявление связей с внешней средой (учет внешней среды).
Принцип иерархии. Целесообразно введение иерархии частей системы, а затем их ранжирование. Этот принцип позволяет упростить разработку систе- мы и устанавливает порядок рассмотрения частей.
Принцип функциональности. Предполагает совместное рассмотрение структуры и функции системы, с приоритетом функции над структурой.
Принцип развития (изменения). Устанавливает учет изменяемости сис- темы, ее способности к развитию, адаптации, расширению, замене частей, на- капливанию информации.
Принцип неопределенности. Согласно этого принципа могут рассмат- риваться системы, в которых структура, функционирование или внешние воз- действия не полностью определены. Этот принцип учета неопределенностей и случайностей в системе.
Принцип системности. Предполагает исследование объекта, с одной стороны, как единого целого, а с другой стороны, как части более крупной сис- темы, в которой анализируемый объект находится с остальными системами в определенных отношениях.
16 Основы теории систем и системного анализа
Потребность в системном анализе возникает, например, в следующих си- туациях:
1. При решении новых проблем, когда с помощью системного анализа формулируется проблема, определяется, что и о чем нужно знать, кто должен знать и понимать.
2. Если решение проблемы предусматривает увязку целей со множеством средств их достижения.
3. Если проблема имеет разветвленные связи, вызывающие отдаленные последствия в разных отраслях народного хозяйства, и принятие решения по ним требует учета полной эффективности и полных затрат.
4. Во всех случаях, когда в народном хозяйстве создаются совершенно новые уникальные системы, совершенствуется производство или методы и формы экономического управления.
5. Во всех проблемах, связанных с автоматизацией производства, а осо- бенно управления, в процессе создания автоматизированных систем управле- ния.
6. Если принимаемые на будущее решения должны учитывать факторы неопределенности и риска.
7. Во всех случаях, когда планирование или выработка ответственных решений о направлениях развития принимается на достаточно отдаленную пер- спективу.
8. Везде, где требуется выработка критериев оптимальности с учетом це- лей развития и функционирования системы и т. п.
Основы теории систем и системного анализа 17
2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ СИСТЕМИ СИСТЕМНОГО
АНАЛИЗА
Понятие "система" (как нечто целое, составленное из частей, представ- ляющее союз) возникло в Древней Греции около 2000 лет назад. Древнегрече- ские ученые (Аристотель, Демокрит, Платон и др.) рассматривали сложные те- ла и процессы как составленные из различных систем (например, атомов, мета- фор). Однако Аристотель утверждал, что целое (т.е. система) несводимо к
сумме частей, его образующих
.
Дальнейшее развитие астрономии (Коперник, Галилей, Ньютон и другие) позволило перейти к рассмотрению гелиоцентрической системы мира. Были введены "вещь и свойства", "целое и часть", "субстанция и атрибуты", "сходст- во и различие" и др. Далее развитие системного анализа происходит под влия- нием различных философских воззрений, теорий о структуре познания и воз- можности предсказания (Бэкон, Гегель, Ламберт, Кант, Фихте и др.).
Впервые понятие "теория систем" было введено Людвигом фон Берат- ланфи (биолог-теоретик и философ) в конце 40-х гг. ХХ века. Он является ос- новоположником области знаний "общая теория систем".
Термин "системный анализ" впервые появился в 1948 году, в работах корпорации RAND. В дальнейшем системный анализ как направление киберне- тики применяется при исследовании сложных систем в биологии, макроэконо- мике и автоматизированных систем управления.
В результате такого развития системный анализ выходит на позиции ме- тодологической науки. Современное развитие теории систем, системный ана-
лиз происходили под влиянием достижений как классических областей науки
(математика, физика, химия, биология, история и др.), так и неклассических об- ластей (синергетика, информатика, когнитология, теории нелинейной динами- ки и динамического хаоса, катастроф, нейроматематика, и др.).
Необходимо особо подчеркнуть влияние техники (с древнейших времен) и технологии (современности) на развитие системного анализа, в частности, на ее прикладную ветвь - системотехнику, на методологию проектирования слож- ных технических систем. Это влияние взаимное: развитие техники и техноло- гии обогащает системный анализ новыми методами, моделями, средами.
Общая теория систем (ОТС) представляет собой научную дисциплину, которая изучает фундаментальные понятия, аспекты систем и различные явле- ния, отвлекаясь от их конкретной природы и основываясь лишь на формальных взаимосвязях между различными составляющими их факторами и на характере их изменения под влиянием внешних условий. При этом результаты всех на- блюдений объясняются лишь взаимодействием их компонентов, например, ха- рактером их организации и функционирования, а не с помощью непосредст- венного обращения к природе вовлечённых в явления механизмов (будь они физическими, биологическими, экологическими, социологическими, или кон- цептуальными).
18 Основы теории систем и системного анализа
Для ОТС объектом исследования является «система», т.е. абстрактная формальная взаимосвязь между основными признаками и свойствами.
При системном подходе объект исследования представляется как систе- ма. Само понятие система может быть относимо к одному из методологических понятий, поскольку рассмотрение объекта исследуется как система или отказ от такого рассмотрения зависит от задачи исследования и самого исследователя.
Существует достаточно много определений системы, некоторые из них представлены на рисунке 2.1.
Система есть комплекс элементов, находящийся во взаимодействии
(Людвиг фон Берталанфи)
.
Система — это множество объектов вместе с отношениями этих объ-
ектов
(А. Холл)
.
Система — множество элементов, находящихся в отношениях или свя-
зях друг с другом, образующая целостность или органическое единство (тол-
ковый словарь).
Рисунок 2.1- Различные определения системы
Термины «отношение» и «взаимодействие» используются в широком смысле, включая весь набор родственных понятий, таких как: ограничение, структура, организационная связь, соединение, зависимость и т.д.
Таким образом, система S представляет собой упорядоченную пару S=(X,
R), где
}
,...
,
{
2 1
n
x
x
x
X
— множество объектов; R — множество отношений между
n
i
x
i
,
1
,
Система — это полный, целостный набор элементов (компонентов),
взаимосвязанных и взаимодействующих между собой так, чтобы могла
реализоваться функция системы.
Основы теории систем и системного анализа 19
Чаще всего систему представляют в виде модели «черного ящика», пока- занного на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2- Модель системы в виде «черного ящика»
Исследование объекта как системы предполагает использование ряда сис- тем представлений (категорий) среди которых основными являются:
Структурное представление связано с выделением элементов системы и связей между ними.
Функциональные представление систем — выделение совокупности функций (целенаправленных действий) системы и её компонентов направлен- ное на достижение определённой цели.
Макроскопическое представление системы дает основание рассматривать систему как неразделимое целое, взаимодействующее с внешней средой.
Микроскопическое представление основано на рассмотрении системы как совокупности взаимосвязанных элементов. Оно предполагает раскрытие струк- туры системы.
Иерархическое представление основано на понятии подсистемы, полу- чаемом при декомпозиции системы, обладающей системными свойствами, ко- торые следует отличать от её элемента — неделимого на более мелкие части (с точки зрения решаемой задачи). При этом система может быть представлена в виду совокупностей подсистем различных уровней, составляющую иерархию, которая замыкается снизу только элементами.
Процесс представления предполагает понимание системного объекта как динамического объекта, характеризующегося последовательностью его состоя- ний во времени.
Рассмотрим определения других понятий, тесно связанных с системой и ее характеристиками.
Объект.
Объектом познания является часть реального мира, которая выделяется и воспринимается как единое целое в течение длительного времени. Объект мо-
жет быть материальным и абстрактным, естественным и искусственным.
Реально объект обладает бесконечным набором свойств различной природы.
Практически в процессе исследований взаимодействие осуществляется с огра- ниченным множеством свойств, лежащих в пределах возможности для цели по-
20 Основы теории систем и системного анализа знания. Поэтому система как образ объекта задаётся на конечном множестве
отобранных для наблюдения свойств.
Внешняя среда.
Будем назвать те элементы, которые остались за пределами границы, об- разуют множество, называемое в теории систем «системным окружением» или просто «окружением», или «внешней средой» системы (рис.2.3).
Рисунок 2.3-Схемотичное представления внешней среды системы
В зависимости от воздействия на окружение и характер взаимодействия с другими системами функционирование систем можно расположить по возрас- тающему рангу (рис.2.4).
Из этих рассуждений вытекает, что немыслимо рассматривать систему без ее внешней среды. Система формирует и проявляет свои свойства в процес- се взаимодействия с окружением, являясь при этом ведущим компонентом это- го воздействия.
Всякая система может рассматриваться, с одной стороны, как подсистема более высокого порядка (надсистемы), а с другой, как надсистема системы бо- лее низкого порядка (подсистема). Например, система «производственный цех» входит как подсистема в систему более высокого ранга — «фирма». В свою очередь, надсистема «фирма» может являться подсистемой «корпорации».
Обычно в качестве подсистем фигурирует части систем, выделяемые по определённым признакам, обладающие относительной самостоятельностью с определённой степенью свободы.
Компонент — любая часть системы, вступающая в определённые отно- шения с другими частями (подсистемами, элементами).
Элементом системы является часть системы с однозначно определённы- ми свойствами, выполняющие определённые функции и не подлежащие даль- нейшему разбиению в рамках решаемой задачи (с точки зрения исследователя).
Понятие элемент, подсистема, система взаимно преобразуемы, система может рассматриваться как элемент системы более высокого порядка (метаси- стема), а элемент при углубленном анализе, как система. То обстоятельство, что любая подсистема является одновременно и относительно самостоятельной